IBM vyvíja umelú inteligenciu, ktorá vymýšľa nové antibiotiká
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 12. 3. 2021
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Pod súčasnou pandémiou ochorenia Covid-19 sa vynára ďalšia vážna hrozba pre verejné zdravie, a to je nárast baktérií rezistentných na antibiotiká. Preto je potrebné vyvíjať nové typy antibiotík, no ich vývoj si vyžaduje množstvo času. Spoločnosť IBM Research teraz zapojila do práce umelú inteligenciu, ktorá veľmi rýchlo vyprodukovala dvoch nádejných kandidátov na nové antibiotiká.
Rovnako ako všetky organizmy, aj baktérie sa vyvíjajú v reakcii na svoje prostredie. Takže keď presýtime ich prostredie,, čiže naše telá, liekmi, je len otázkou času, kedy niektoré z nich prídu na to, ako sa proti liekom brániť. Ak budú mať dostatok času a pri nadmernom používaní antibiotík, zostanú len mikróby, ktoré sú geneticky imúnne voči týmto liekom. K tejto situácii sa približujeme čoraz viac a bez nových antibiotík alebo inej liečby vedci predpovedajú, že kedysi slabšie infekcie by si mohli do roku 2050 vyžiadať až 10 miliónov obetí ročne.
Horšie však je, že vývoj nových liekov trvá roky a vyžaduje si obrovské množstvo pokusov a omylov, pričom potenciálne molekuly sú tvorené nespočetnými možnými chemickými kombináciami. Našťastie je to práve ten druh práce, v ktorej vyniká umelá inteligencia.
Tím z IBM Research preto vytvoril systém umelej inteligencie, ktorý oveľa rýchlejšie skúma celý priestor možností pre molekulárne kombinácie. Vedci najskôr začali s modelom nazývaným ako hĺbkový generatívny autokodér, ktorý v podstate skúma celý rad peptidových sekvencií, zachytáva dôležité informácie o ich funkcii a molekulách, ktoré ich tvoria, a hľadá podobnosti s inými peptidmi. Ďalej sa použije systém s názvom Controled Latent attribute Space Sampling (CLaSS). Tento systém využíva zhromaždené údaje a generuje nové peptidové molekuly so špecifickými, požadovanými vlastnosťami. V tomto prípade ide o antimikrobiálnu účinnosť.
Avšak schopnosť zabíjať baktérie nie je jedinou požiadavkou na antibiotikum. Musí byť tiež bezpečné pre ľudské použitie a v ideálnom prípade fungovať proti celej škále tried baktérií. Takže molekuly generované umelou inteligenciou potom prechádzajú cez klasifikátory založené na hĺbkovom učení, aby sa vyradili neúčinné alebo toxické kombinácie.
V priebehu 48 dní tento systém umelej inteligencie identifikoval, syntetizoval a experimentoval s 20-timi novými kandidátmi na antibiotické peptidy. Najmä dva z nich sa ukázali byť ako obzvlášť sľubné, pretože boli vysoko účinné proti radu baktérií z dvoch hlavných tried (grampozitívne a gramnegatívne baktérie) tým, že vytvárali otvory vo vonkajších membránach baktérií. V bunkových kultúrach a pri testoch na myšiach mali tiež nízku toxicitu a bolo veľmi nepravdepodobné, že by viedli k ďalšej rezistencii baktérií E. coli.
Objav dvoch nových kandidátov na antibiotiká je sám o sebe dosť vzrušujúci, no proces, vďaka ktorému boli objavení, predstavuje skutočný prielom. Schopnosť rýchlejšie a efektívnejšie vyvíjať a testovať nové antibiotiká by mohla pomôcť zabrániť tomu, aby sa baktérie stali rezistentné voči liečbe.
